DD272218A1

DD272218A1 - Sonde zur erfassung von messparametern zur steuerung von beregnungsanlagen im freien

Info

Publication number: DD272218A1
Application number: DD31597788A
Authority: DD
Inventors: Thomas Wagner
Original assignee: Jenaer Glaswerk Veb
Priority date: 1988-05-24
Filing date: 1988-05-24
Publication date: 1989-10-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sonde zur Erfassung von Messparametern zur Steuerung von Beregnungsanlagen im Freien durch die gleichzeitige Registrierung der aktuellen Bodenfeuchtigkeit, der Lufttemperatur und der Bodentemperatur. Damit kann zuverlaessig eine durch diese Messparameter festgelegte kuenstliche Beregnung von Bodenkulturen zur Erzielung optimaler Wachstumsbedingungen unter den verschiedenartigsten klimatischen Einfluessen zur Steigerung der durchschnittlichen Flaechenertraege erfolgen. Erfindungsgemaess besteht die Sonde aus einer hermetisch geschlossenen Kapsel zylindrischer Bauform, die von einer aeusseren Isolierung umgeben ist. Auf der Unterseite befinden sich zwei eingelassene Metallzylinder, die im Innern hohl sind und am unteren Ende spitz auslaufen. Sie stellen die Elektroden fuer die Messung des Ausbreitungswiderstandes mit Hilfe eines Gleichstromimpulses dar. Im Innern der Kapsel befindet sich ein Elektronikblock. Auf der Oberseite ist ein Tragebuegel zum Einstechen der Sonde von Hand in den zu untersuchenden Boden angebracht. Ebenso ist eine Kontaktflaeche zur Aufnahme der Lufttemperatur in die Oberseite eingelassen, die mit einem Messthyristor fest verbunden ist. Ein zweiter Messthyristor fuer die Aufnahme der Bodentemperatur sitzt im Innern eines der Metallzylinder unmittelbar an der Spitze. Die Stromversorgung und die Signalmeldung geschieht ueber eine einfache Kabelverbindung mit einem zentralen Steuerteil, das zugleich ein Niederspannungsmagnetventil zur Wasserzufuhr betaetigt. Fig. 1

Description

2 Titel der Erfindung

Sonde zur Erfassung von Meßparametern zur Steuerung von Beregnungsanlagen im Freien

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung dient als Sonde zur Erfassung von Meßparametern zur Steuerung von Beregnungsanlagen im Freien durch die gleichzeitige Registrierung der aktuellen Bodenfeuchtigkeit, der Lufttemperatur und der Bodentemperatur. Damit kann zuverlässig eine durch diese Meßparameter festgelegte künstliche Beregnung von Bodenkulturen im Freien erfolgen zur Erzielung optimaler . Wachstumsbedingungen unter den verschiedenartigsten äußeren klimatischen Einflüssen für eine Steigerung der durchschnittlichen Flächenerträge.

Die Erfindung kann auf allen technischen Gebieten angewendet werden, wo eine Steuerung des Feuchtigkeitsgehaltes eines Mediums im laufenden Produktionsprozeß im Freien notwendig ist. Ein günstiger Anwendungsfall ist die automatische Steuerung von Beregnungsanlagen auf einem abgegrenzten Territorium im Freien, wobei der Wasseraustritt aus den Verteileröffnungen der Beregnungsleitung unterschiedlich gemäß dem jeweiligen Erfordernis diskontinuierlich über die gesamte Beregnungsfläche verändert wird, so daß der Beregnungsfläche örtlich und zeitlich unterschiedliche Wassermengen zugeführt werden.können.

Charakteristik des bekannben Standes der Technik

, Zur Steuerung von Beregnungsanlagen werden entweder sehr komplexe Meßsysteme mit speziell dafür ausgebildeten Meßwertaufnehmern benutzt (z.B. DD-WP 2489511 DD-WP 223051) oder derart triviale mechanische Systeme, daß sie für solch einen komplizierten Einsatz im Freien, bei dem sie allen möglichen äußeren klimatischen Einflüssen und sonstigen schadhaften Umweltfaktoren ununterbrochen ausgesetzt sind, nicht genügend geeignet sind (z.B. DE-OS 3412739, DE-OS 3428097, DD-WP 243843). Den Meßsonden fehlt dabei die unkomplizierte Handhabung und Austauschbarkeit, sie sind auch nicht zu einem ganzen Meßfeld aufreihbar und sind nicht völlig netzunabhängig zu betreiben,

87221 θ

Die Erfüllung all dieser Bedingungen ist aber für eine zuverlässige Arbeitsweise und die optimale Anpassung an die tagtäglichen Problemstellungen unabdingbar.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Meßsonde zur Erfassung von Meßparametern zur Steuerung von Beregnungsanlagen im Freien. Dabei sollen gleichzeitig die Bodenfeuchtigkeit, die Bodentemperatur und die Lufttemperatur gemessen werden zur zentralen Meldung an eine Steuergruppe, die die Wasserzufuhr elektrisch beeinflußt. Die dafür eingesetzte Meßsonde muß eine hermetisch geschlossene Bauform besitzen und eine einfache Handhabung gestatten. Dabei soll der Material- und Kosteneinsatz sehr gering sein und die Meßsonde muß die Meldung, der Signale über große Entfernungen unkompliziert über ein gewöhnliches Netzkabel erlauben.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine foleßsonda zur automatischen Erfassung von Meßparametern zur Steuerung von Beregnungsanlagen im Freien so zu gestalten, daß zuverlässig und über lange Zeiträume netzunabhängig die Bodenfeuchtigkeit über die Messung des Ausbreitungswiderstandes eines Gleichstromimpulses rechteckiger Form im zu untersuchenden Boden, die Bodentempecatur selber und die Lufttemperatur gleichzeitig gemessen wsrden können. Dabei soll die Verwendung mecha-/ nisch oder elektrisch-mechanisch bewegter Teile vollständig vermieden werdan, um den klimatischen Einflüssen und Umweltbelastungen am besten gerecht zu werden. Sie soll weiterhin eine geringe Stromaufnalime aufweisen, um einen netzunabhängigen Betrieb durch eine eigene Stromversorgung über eine Zeitperiode zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Meßsonde zur .Aufnahme der Meßparameter zur Steuerung von Beregnungsanlagen folgende Merkmale auftreteni

· Eine hermetisch geschlossene Kapsel zylindrischer Bauform, die von einer äußeren elektrischen und klimatischen Isolierung umgeben ist, besitzt zwei vom Mittelpunkt auf dessen seitlicher Verlängerung links und rechts abgesetzt in deren Boden eingelassene Metallzylinder, die im Innern hohl ausgebildet sind und am unteren Ende spitz auslaufen. Sie stellen die Elektroden für die Messung des Ausbreitungswiderstandes des Gleichstrominipulses rechteckiger Form in dem zu untersuchenden Boden als Maß für den Feuchtigkeitsgehalt dar,

2. Das Innere der Kapsel ist mit einer Wärmeisolierung ausgekleidet, die lediglich von zwei seitlich gegenüberliegenden Anschlußbuchsen für einen Kabeleingang und einen Kabelausgang für einen Elektronikblock durchbrochen ist und dem oberen offenen Ende der Meballzylinder.

3. Auf der Oberseite der Meßsonde befindet sich ein Tragebügel zum Eindrücken der Spitzen der Metallzylinder in den au untersuchenden Boden durch senkrechten Druck von Hand mit Hilfe des Griffes, so daß die Meßsonde dadurch zugleich einen sicheren Halt beim Einstechen in den zu untersuchenden Boden bekommt und den für dio zuverlässige Arbeitsweise benötigten fixierten Abstand zum Boden.

4. Auf der Oberseite der Meßsonde, von dem Tragebügel seitlich abgesetzt, befindet sich bündig in der Oberfläche eingelassen ein gut wärmeleitender Körper, an dessen Unterseite direkt ein Meßthyristor zur Aufnahme der Lufttemperatur befestigt ist.

5. Im Innern einer der Metallzylinder befindet sich in der Nähe der Spitze ein zweiter Meßthyristor zur Aufnahme der Bodentemperatur durch den direkten Kontakt des unteren Teiles des Metallzylinders mit dem zu untersuchenden Boden beim Einstekken der Meßsonde.

Bei der Verwendung von korrosionsfestem und witterungsbeständigem Material für die Kapsel, z.B. PTFE für die Oberfläche und Heinaluminium für die Maßolektroden ist eine zuverlässige Ar-

boitsweise unabhängig von äußeret* klimatischen Einflüssen gewährleistet. Untereinander sind die einzelnen Meßsonden mit einem gewöhnlichen Kabel verbunden, über das auch die Einspeisung der netzunabhängigen Stromversorgung erfolgt.

A usführungsbeispiel

Die Erfindung wird· anhand der Fig. 1 beschrieben, die eine Zeichnung voiü schematischen Aufbau einer Meßsonde im Querschnitt und in der Aufsicht zur Erfassung von Meßparametern zur Steuerung von Beregnuugsanlagen im Freien darstellt.

Eine hermetisch geschlossene Kapsel zylindrischer Bauform, die aus einem Schutzgehäuse 5 gebildet wird, welches im Innern nit einer Wärmeisolierung 4· ausgekleidet ist, enthält auf der Unterseite zwei vom Mittelpunkt seitlich links und rechts abgesetzte kreisförmige Durchbrüche mit einer Isolierung 2, die verhindert; daß auf "diesem Weg äußere Klimaeinflüsse in das Innere der Kapsel gelangen. In diesen Durchbrüchen sind zwei Metallzylinder 1 eingelassen, deren unteres Ende spitz ausläuft und die im Innern hohl ausgebildet sind. In einem dieser Metallzylinder 1 befindet sich im Innern naho der Spitze ein Meßthyristor für Bodentemperatur 11. Auf der Oberseite der Kapsel befindot sich ein Tragebügel 6. Davon seitlich nach hinten abgesetzt ist in die Oberfläche des Schutzgehäuses 5 eine rechteckige Öffnung als Kontaktfläche 7 eingelassen, die mit einem sehr gut warmeleitfähigen Material ausgefüllt ist. Auf der Unterseite der Kontaktfläche 7> die bis zum Beginn der Wärmeisolierung 4 reicht, ist direkt ein Meßthyristor für Lufttemperatur 8 befestigt. Im Innern der Meßsonde befindet sich ein Elektronikblock 9» der die zur Aufnahme der Meßparameter benötigte elektronische Schaltung trägt. Der Elektronikblock 9 ist mit dem Metallzylinder 1, dem Meßthyristor für Bodentemperatur 11 und dem Meßthyristor für Lufttemperatur 8 verbunden. Weiterhin ist eine Eingangsbuchse 10 und eine Ausgangsbuchse 3 an den Elektronikblock 9 angeschlossen« Die Meßsonde selbst befindet sich mit den I.Ietallzylindern in einem zu uatersuchenden Boden 12.

Durch den Anschluß eines gewöhnlichen Netzkabels an die Eingangsbuchse 10 ist die MeLsonde betriebsbereit, da das Kabel direkt

27221 θ

zur eigenständigen Stromversorgung mit einem batteriegespeisten Steuerteil führt. Mit Hilfe des Tragebügels 6 wird durch senkrechten Druck von Hand die Meßsonde mit den Spitzen der Metallzylinder 1 in den zu untersuchenden Boden an der gewünschten Stelle eingestochen, bis diese dadurch einen einwandfreien Stand besitzt, denn die Eindringtiefe der Metallzylinder 1 ist absolut unkritisch. Der Abstand der Metallzylinder 1, die als Meßdlektroden zur Einspeisung eines Gleichstromimpulses rechteckiger Form über ihre Oberfläche dienen, legt dabei fest, welcher Bodenabschnitt als Ausbreitungswiderstand des Gleichstromimpulses gemessen wird. Und dieser Abstand wird nur durch die Meßsonde vorgegeben. Beginnt nun der zu untersuchende Boden 12 langsam auszutrocknen, in dem die Meßsonde steckt, so steigt zwangsläufig durch den sinkenden Feuchtigkeitsgehalt der Ausbreitungswiderstand und der Gleichstromimpuls wird stärker geschwächt, als vorher zwischen den Metallzylindern 1. Dieses Meßsignal gelangt damit unmittelbar zum Elektronikblock 9» Hat dabei jedoch der Meßthyristor für Bodantemperatur 11, der im Innern von einem der Metallzylinder 1 steckt, der selber aus gut wärmeleitendem Material (z.B_e Aluminium) besteht, über diesen Wärme- und Bodenkontakt der Spitze noch nicht einen vorgegebenen oberen Grenzwert für eine bestimmte Höbe der Bodontemperatur erreicht, welches ebenfalls als Meßsignal auf den Elektronikblock 9 gelangt, so tritt noch keine Meldung zum zentralen Steuerteil über die Eingangsbuches 10 eiu. Das Gleiche gilt für den Meßthyristor für Lufttemperatur 8, welcher durch die direkte Wärmebrücke zur Kontaktfläche 7 nach außen die Lufttemperatur als Erwärmung dieser Fläche 7 z.B. durch die Sonneneinstrahlung in einer gewissen Höhe über dom zu untersuchenden Boden 12 aufnimmt. Erst v/enn beide Meßthyristoren 11 und 8 durch die einsetzende Erwärmung ihren vorgegebenen oberen Temperaturgrenzwert überschritten haben und somit zünden und der Ausbreitungswiderstand sich ebenfalls außerhalb eines oberen Grenzwertes befindet, gibt der Elektronikblock 9 über die Eingangsbuchse 10 über das Netzkabel ein Signal an die zentrale Steuergruppe zum Öffnen einer elektrisch betätigten Wasserzufuhr (z.B» über Niederspannungsmagnetventile)« Die nun einsetzende Beregnung

27*21 8

hält solange an, bis einer der drei Meßparameter: Ausbreitungswiderstand, Bodeatemperatur und Lufttemperatur wieder ihren vorgebenen oberen Grenzwert unterschritten hat. So kann 25.B. durch plötzliche Abkühlung (Wind, einsetzender Sprühregen usw.) der Kontaktfläche 7 die vorgegebene Zündt eraper a·· τ? nicht mehr aufrecht erhalten werden und der Meßthyristor für Lufttemperatur 8 verlischt. Dieses gilt auch analog für den Meßthyristor für Bodentemperatur 11. Damit wird verhindert, daß die Beregnung nur nach einseitigen Gesichtspunkten erfolgt. Jileiben jedoch die vorgegebenen Grenzwerte für die Luft- und Bodentemperatur erhalten, so wird die Beregnung solange fortgesetzt, bis sich der Ausbreitungswiderstand des zu untersuchenden Bodens soweit wieder verringert hat, daß er unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt und damit der Boden wieder den gewünschten Feuchtigkeit πgehalt besitzt.

An die Ausgangsbuchse 3 kann dann über eine große Entfernung die nächste Meßsonde angeschlossen werden, da diese beliebig aufreihbar sind. Die Stromversorgung füe die nächste Meßsonde erfolgt ebenfalls über diesen Anschluß 3, ebenso die bei Bedarf entstehende Rückmeldung an die zentrale Steuergruppe zur öffnung der Wasserzufuhr. Werden an jede Meßsonde sogar separate elektrische Betätigungseinrichtungen für die Wasserzufuhr angeschlossen, kann sogar ein abgegrenztes Territorium verschiedenartig beregnet werden.

Claims

ft 7111 a

Patentanspruch

Sonde zur Erfassung von Meßparametorn zur Steuerung von Beregnungsanlagen im Freien durch die gleichzeitige Registrierung der aktuellen Bodenfeuchtigkeit, der Lufttemperatur und der Bodentemperatur dadurch gekennzeichnet,

- daß eine hermetisch geschlossene Kapsel zylindrischer Bauform, die von einer äußeren elektrischen und klimatischen Isolierung (5) umgeben ist, zwei vom Mittelpunkt auf dessen seitlicher Verlängerung links und rechts abgesetzt in die Unterseite der Kapsel eingelassene Metallzylinder (1) besitzt, die im Innern hohl ausgebildet sind und am unteren Ende spitz auslaufen, wobei diese Metallzylinder Elektroden für die Messung des Ausbreitungswidorst- ades eines Gleichstromimpulses rechteckiger Form in einem zu untersuchenden Boden (12) als Maß für dessen Feuchtigkeitsgehalt bilden,

- daß das Innere der Kapsel mit einer Wärmeisolierung (4) ausgekleidet ist, die lediglich von zwei seitlich gegenüberliegenden Anschlußbuchsen für einen Kabeleingang (10) und einen Kabelausgang (3) for einen Elektronikblock (9) und von dem oberen Er.de der Metallzylinder (1) durchbrochen ist,

- daß sich auf der Oberseite der Sonde ein Tragebügel (6) zum Eindrücken dor Spitzen der Metallzylinder (1) in den zu untersuchenden Boden (12) durch senkrechten Druck von Hand mit Hilfe dieses Bügels befindet, so daß die Sonde dadurch zugleich einen sicheren Halt beim Einstechen in den zu untersuchenden Boden (12) und den für die zuverlässige Arbeitsweise benötigten fixierten Abstand zum Boden (12) bekommt,

- daß auf der Oberseite der Sonde, vom Tragebügel (δ) seitlich abgesetzt, bündig mit der Oberfläche ein gut wärmeleitender Körper (7) eingelassen ist, an dessen Unterseite direkt ein Meßthyristor (8) zur Aufnahme der Lufttemperatur befestigt ist,

- daß sich im Innern der Meta ^zylinder (1) in der Nähe der Spitze ein zweiter Meßthyristor (11) zur Aufnahme der Bodentemperatur durch den direkten Kontakt des Metallzylinders (1) mit dem zu untersuchenden Boden (12) befindet.

"Hierzu 1 Blatt Zeichnung"